管升任

摘要：對(duì)當(dāng)前的電力系統(tǒng)保護(hù)工作和安全控制來(lái)說(shuō)，受到的挑戰(zhàn)越來(lái)越大。我們需要做的是找出問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并且發(fā)現(xiàn)不同后果產(chǎn)生的差異性，進(jìn)而構(gòu)建出完善的電力系統(tǒng)保護(hù)和控制裝置，確保電力系統(tǒng)更加安全的運(yùn)作。在未來(lái)的生產(chǎn)生活中，這一系統(tǒng)將會(huì)應(yīng)用在更多的工作領(lǐng)域，不斷挖掘深層次的技術(shù)手段，令相關(guān)研究取得進(jìn)一步進(jìn)展。希望在本文的論述下，相關(guān)工作者可以獲取更多的靈感。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備;保護(hù);控制;系統(tǒng)

引言

眾所周知，電力系統(tǒng)內(nèi)部相當(dāng)復(fù)雜，在當(dāng)下社會(huì)發(fā)展的需求下，又對(duì)電力系統(tǒng)的調(diào)控工作提出了更高的要求，如何在保證穩(wěn)定性的同時(shí)確保安全性是當(dāng)下一個(gè)重要的議題。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到眾多不確定因素的影響，為了控制這些全新的挑戰(zhàn)，就要深入研究電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置，使其免受外界因素的干擾，更加安全穩(wěn)定的運(yùn)行。對(duì)此，本文將展開(kāi)進(jìn)一步的分析，探討電力系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題。

1電氣設(shè)備的主動(dòng)保護(hù)及控制概念

在電力系統(tǒng)中，通常都具有一個(gè)自適應(yīng)保護(hù)系統(tǒng)，起到保護(hù)和跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行的作用。一旦出現(xiàn)故障，會(huì)根據(jù)當(dāng)時(shí)的情形進(jìn)行預(yù)判，找到合適的對(duì)策解決問(wèn)題，起到主動(dòng)保護(hù)的作用。但從本質(zhì)上來(lái)講，這種主動(dòng)保護(hù)依舊是在故障發(fā)生后引起的一種觸發(fā)啟動(dòng)，從某種程度上來(lái)說(shuō)并不能構(gòu)成完全意義的主動(dòng)保護(hù)，因?yàn)樗鼰o(wú)法對(duì)故障的發(fā)展路徑加以進(jìn)一步預(yù)測(cè)。與此同時(shí)，保護(hù)整定值只是具有將故障和正常兩種狀態(tài)加以區(qū)分的功能，對(duì)于設(shè)備的承受力無(wú)法進(jìn)行判定，也不能對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的影響作出判斷。

要想實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的主動(dòng)保護(hù)和控制，就要考慮到供電冗余性的特點(diǎn)，同時(shí)認(rèn)識(shí)到電力系統(tǒng)所具備的靈活調(diào)控性特征，這樣一旦出現(xiàn)故障，便能在第一時(shí)間得到感知，采取更為主動(dòng)的手段將故障扼殺在搖籃中。由此故障產(chǎn)生的損害才會(huì)降到最低，保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。這樣一來(lái)，保護(hù)系統(tǒng)會(huì)更加嚴(yán)密，化被動(dòng)為主動(dòng)，并且增加了智能化的設(shè)計(jì)，繼而起到防控作用。故障發(fā)生的整個(gè)過(guò)程都處在全方位掌控中。電氣設(shè)備的主動(dòng)保護(hù)與控制大致上可以分為以下三個(gè)部分：一是對(duì)故障進(jìn)行預(yù);，二是對(duì)故障的發(fā)展過(guò)程予以干預(yù);三是故障發(fā)生后的事后管控。一些故障在發(fā)生前是有預(yù)兆的，在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中再結(jié)合氣象信息，就能充分了解到電氣設(shè)備是否在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)而起到預(yù)測(cè)的作用。但是仍有一些故障是突如其來(lái)的，這類(lèi)無(wú)法預(yù)知的故障，也能在保護(hù)系統(tǒng)以及電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的雙重保護(hù)下得到有效干預(yù)。綜上，如果對(duì)電氣設(shè)備的主動(dòng)保護(hù)和控制加以定義的話(huà)，那么就是通過(guò)實(shí)時(shí)感知，對(duì)輸變電設(shè)備故障發(fā)生的全過(guò)程進(jìn)行干預(yù)，及時(shí)預(yù)測(cè)以及對(duì)后續(xù)的發(fā)展情況加以判定，最終采取必要的手段將不良后果降到最低。

隨著技術(shù)手段的不斷發(fā)展，主動(dòng)保護(hù)和控制技術(shù)又有了進(jìn)一步完善。其特點(diǎn)在于對(duì)設(shè)備故障產(chǎn)生的因素予以更多的關(guān)注，以起到事前避免故障發(fā)生的效果。同時(shí)，在設(shè)備自身所能承受的沖擊力方面多下功夫，時(shí)刻關(guān)注其演變情況，通過(guò)對(duì)上述情形的關(guān)注，可以起到進(jìn)一步約束系統(tǒng)安全的作用，實(shí)現(xiàn)了從固定約束到動(dòng)態(tài)約束的轉(zhuǎn)變，顯然這對(duì)電氣設(shè)備的安全性來(lái)說(shuō)又提高了一個(gè)層次。此外，設(shè)備所具備的安全動(dòng)態(tài)裕度可以得到全方位的掌握，也能將其有效利用起來(lái)。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況，設(shè)備所具有的安全資源便有了用武之地，將故障扼殺在可控范圍之內(nèi)，避免出現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)散的情形。

2電氣設(shè)備主動(dòng)保護(hù)和控制的功能架構(gòu)

在主動(dòng)保護(hù)及控制功能中，其基礎(chǔ)組成部分是對(duì)輸變電設(shè)備在安全域以及動(dòng)態(tài)安全裕度范圍內(nèi)的在線辨別及預(yù)測(cè)，整個(gè)故障發(fā)生的全過(guò)程都離不開(kāi)它，包括前期的預(yù)測(cè)，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警，以及對(duì)故障后果加以管控等。舉例來(lái)說(shuō)，在輸電線路的主動(dòng)保護(hù)構(gòu)建中，具體的構(gòu)建方案可以按照以下方式進(jìn)行。最需要關(guān)注的因素是氣象災(zāi)害，因?yàn)檫@一因素的影響，架空輸電線路經(jīng)常發(fā)生故障。根據(jù)對(duì)外部氣象信息的了解和對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部狀態(tài)的感知，就可以測(cè)算出發(fā)生故障的概率，對(duì)潛在的不安全隱患進(jìn)行預(yù)防。如果故障已經(jīng)發(fā)生，那么也可以采取在線辨識(shí)的方式，判定其他輸電斷面的耐受能力是否在安全范圍內(nèi)，在安全的耐受時(shí)間內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)，這樣在最關(guān)鍵的時(shí)期不會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的延誤而出現(xiàn)故障進(jìn)一步蔓延的后果。

3電氣設(shè)備主動(dòng)保護(hù)和控制需要的關(guān)鍵技術(shù)

3.1主動(dòng)感知和預(yù)測(cè)技術(shù)

主動(dòng)感知和預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)于保護(hù)電氣設(shè)備的安全來(lái)說(shuō)十分重要。因?yàn)殡姎庠O(shè)備受到各種不確定因素的困擾，會(huì)擾亂設(shè)備的正常運(yùn)行。例如電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，再比如元件切除等，還有一些突發(fā)性的外在因素影響等。所以在這項(xiàng)技術(shù)中，既包含數(shù)據(jù)采集和通信技術(shù)，也包括了傳感器技術(shù)，還有對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測(cè)的技術(shù)等。針對(duì)設(shè)備內(nèi)部的狀態(tài)量進(jìn)行實(shí)時(shí)感知的技術(shù)來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)技術(shù)可以起到主動(dòng)保護(hù)的作用，對(duì)輸變電設(shè)備的狀態(tài)加以精準(zhǔn)的把握。在輸變電設(shè)備中，狀態(tài)參數(shù)十分復(fù)雜，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和氣象環(huán)境等都會(huì)對(duì)狀態(tài)參數(shù)產(chǎn)生一定影響。只有大數(shù)據(jù)技術(shù)才能深入挖掘并分析上述信息數(shù)據(jù)并加以提取。

要想對(duì)電氣設(shè)備的外部狀態(tài)量進(jìn)行感知并做到實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，那么就要采取精細(xì)化預(yù)測(cè)氣象的相關(guān)技術(shù)，而這時(shí)實(shí)時(shí)感知技術(shù)就如雨后春筍一般涌現(xiàn)出來(lái)。這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是建立在天氣雷達(dá)預(yù)測(cè)信息基礎(chǔ)上的技術(shù)，可以幫助工作人員在惡劣天氣來(lái)臨之前進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)防工作。還有就是將氣象資源信息進(jìn)行融合的大數(shù)據(jù)技術(shù)。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以說(shuō)應(yīng)用在方方面面。電氣設(shè)備的保護(hù)和控制活動(dòng)中也不例外，借助大數(shù)據(jù)的支持，能夠進(jìn)一步深入挖掘信息，并做到資源的有效整合。

另外，故障預(yù)測(cè)技術(shù)也包含在主動(dòng)保護(hù)和控制技術(shù)范圍內(nèi)。這一技術(shù)依賴(lài)設(shè)備自身特點(diǎn)以及相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，再結(jié)合周?chē)h(huán)境條件和相應(yīng)參數(shù)等，能針對(duì)具有時(shí)間發(fā)展過(guò)程趨勢(shì)性故障以及累積效應(yīng)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。包括建立在物理模型基礎(chǔ)上的預(yù)測(cè)技術(shù)，常見(jiàn)的有觀測(cè)器和濾波器等，還有建立在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)上的技術(shù)，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專(zhuān)家系統(tǒng)等。

3.2安全域建模和動(dòng)態(tài)識(shí)別技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)的核心是輸變電設(shè)備的安全域表征方法以及對(duì)特征量量化加以深入分析。通過(guò)對(duì)多種物理場(chǎng)的耦合進(jìn)行分析建立起相應(yīng)的模型，從中找到輸變電安全域的相應(yīng)變化規(guī)律，進(jìn)而找到合適的控制途徑，還能加以深度預(yù)測(cè)，完善主動(dòng)保護(hù)和控制體系。在相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境下，還需要安全域動(dòng)態(tài)辨識(shí)技術(shù)以及相應(yīng)的跟蹤技術(shù)，上述技術(shù)可以對(duì)模型進(jìn)行快速的辨識(shí)并跟蹤進(jìn)展，在多元化、海量的信息中找到有效內(nèi)容。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要從三個(gè)方面對(duì)電氣設(shè)備主動(dòng)保護(hù)及控制的相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)了論述，其中包括基本的概念及功能架構(gòu)，當(dāng)然還包括構(gòu)建這一體系所應(yīng)用到的技術(shù)。事實(shí)上，本文所論述的內(nèi)容只是冰山一角，電氣設(shè)備的主動(dòng)保護(hù)和控制是一個(gè)龐大的體系，其中涵蓋的理論內(nèi)容不勝枚舉，在今后的研究工作中，還需要相關(guān)人士能深入進(jìn)行研究，提出符合社會(huì)發(fā)展要求的概念，這樣才能促進(jìn)社會(huì)不斷進(jìn)步。

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